(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを加工する加工ヘッドと、その加工ヘッドに対して平面移動するＸＹステージと、そのＸＹステージに取り付けられると共にワークを保持するワーク保持治具とを備え、前記加工ヘッドが、前記ワークに向けてレーザー光線を照射するレーザーファイバーと、そのレーザーファイバーが着脱自在に嵌合されるレーザー嵌合孔を有する本体部と、その本体部に対して平面移動するレンズステージと、そのレンズステージに着脱自在に取り付けられると共に前記レーザー光線を集光する集光レンズが取り付けられるレンズホルダーとを備えるレーザー加工機において、
前記レンズホルダーは、
前記集光レンズが内嵌される貫通孔として構成されるレンズ内嵌孔と、
そのレンズ内嵌孔の断面形状と同心の断面形状を有する保持面が内周または外周に形成される治具保持部とを備え、
前記レーザーファイバーが前記レーザー嵌合孔から取り外され、その取り外されたレーザーファイバーと同形の芯出し治具が前記レーザー嵌合孔に取り付けられることで、前記保持面が前記芯出し治具に保持されて、前記レンズホルダーが前記本体部に対して位置決めされることを特徴とするレーザー加工機。
【請求項２】
前記保持面は、内周または外周のどちらかの断面形状が略円形に構成されていることを特徴とする請求項１記載のレーザー加工機。
【請求項３】
前記レンズホルダーは、前記治具保持部の内周または外周に連接される面として形成される治具当接面を備え、
その治具当接面は、前記レーザー嵌合孔の延設方向に沿って配設される仮想平面に対して所定の角度を有しており、
前記治具当接面には、前記芯出し治具が当接されることを特徴とする請求項２記載のレーザー加工機。
【請求項４】
請求項１記載のレーザー加工機に使用される芯出し治具であって、
前記レーザーファイバーと同一の外形に形成され前記レーザー嵌合孔に嵌合可能に構成される胴部と、
その胴部の外形の断面形状と同心の断面形状を有する係合面が内周または外周に形成されると共にその係合面に前記保持面が当接されるホルダ保持部とを備えていることを特徴とする芯出し治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー加工機および芯出し治具に関し、特に、集光レンズの取り付けの手間を省いて集光レンズの取付作業の効率の向上を図ると共にレンズの取付精度を一定とすることができるレーザー加工機および芯出し治具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、集光レンズを精度よく配設するために、集光レンズのレーザー加工機に対する位置調整を行っていた。例えば、特開２００３−２１５４１９号公報には、集光レンズの配設位置をボルトの螺進量で調整する技術が開示されている。（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−２１５４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した技術では、集光レンズをレーザー加工機に取り付ける際にボルトの螺進量にて位置調整をおこなう。この場合、レーザー光線の照射位置を確認しながら螺進量を調整するので、取り付けに手間が掛かり集光レンズの取付作業の効率が低下すると共に、ボルトの螺進を作業者が行うので、作業者の経験によって集光レンズの取付精度がばらつくという問題点があった。
【０００４】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、集光レンズの取り付けの手間を省いて集光レンズの取付作業の効率の向上を図ると共に集光レンズの取付精度を一定とすることができるレーザー加工機および芯出し治具を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的を達成するために、請求項１記載のレーザー加工機は、ワークを加工する加工ヘッドと、その加工ヘッドに対して平面移動するＸＹステージと、そのＸＹステージに取り付けられると共にワークを保持するワーク保持治具とを備え、前記加工ヘッドが、前記ワークに向けてレーザー光線を照射するレーザーファイバーと、そのレーザーファイバーが着脱自在に嵌合されるレーザー嵌合孔を有する本体部と、その本体部に対して平面移動するレンズステージと、そのレンズステージに着脱自在に取り付けられると共に前記レーザー光線を集光する集光レンズが取り付けられるレンズホルダーとを備えるものであり、前記レンズホルダーは、前記集光レンズが内嵌される貫通孔として構成されるレンズ内嵌孔と、そのレンズ内嵌孔の断面形状と同心の断面形状を有する保持面が内周または外周に形成される治具保持部とを備え、前記レーザーファイバーが前記レーザー嵌合孔から取り外され、その取り外されたレーザーファイバーと同形の芯出し治具が前記レーザー嵌合孔に取り付けられることで、前記保持面が前記芯出し治具に保持されて、前記レンズホルダーが前記本体部に対して位置決めされる。
【０００６】
請求項２記載のレーザー加工機は、請求項１記載のレーザー加工機において、前記保持面は、内周または外周のどちらかの断面形状が略円形に構成されている。
【０００７】
請求項３記載のレーザー加工機は、請求項２記載のレーザー加工機において、前記レンズホルダーは、前記治具保持部の内周または外周に連接される面として形成される治具当接面を備え、その治具当接面は、前記レーザー嵌合孔の延設方向に沿って配設される仮想平面に対して所定の角度を有しており、前記治具当接面には、前記芯出し治具が当接される。
【０００８】
請求項４記載の芯出し治具は、請求項１から３のいずれかに記載のレーザー加工機に使用されるものであって、前記レーザーファイバーと同一の外形に形成され前記レーザー嵌合孔に嵌合可能に構成される胴部と、その胴部の外形の断面形状と同心の断面形状を有する係合面が内周または外周に形成されると共にその係合面に前記保持面が当接されるホルダ保持部とを備えている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載のレーザー加工機によれば、ＸＹステージが平面移動されることによってワーク保持治具に保持されたワークが加工ヘッドに対して平面移動される。そして、本体部のレーザー嵌合孔に嵌合されたレーザーファイバーからのレーザー光線が集光レンズにより集光されワークに照射されると共に、ワークに対してレンズステージが平面移動されることで、ワークに貫通加工が施される。
【００１０】
ここで、本発明によれば、レンズホルダーがレンズステージに着脱自在とされているので、レンズステージからレンズホルダーを取り外して、そのレンズホルダーに取り付けられた集光レンズのメンテナンスを行うことができる。そして、集光レンズをメンテナンスした後に、レンズステージから取り外されたレンズホルダーまたは別のレンズホルダーがレンズステージに取り付けられる。
【００１１】
このように、レンズホルダーがレンズステージに対して着脱されるので、レンズステージにレンズホルダーを組み付ける際に、レンズホルダーのレンズステージに対する位置ずれが発生する。このように、レンズホルダーのレンズステージに対する位置ずれが発生すると、レンズホルダーが取り付けられた集光レンズと、本体部に取り付けられたレーザーファイバーとの間に位置ずれが発生して、ワークへのレーザー光線の照射位置がずれる場合がある。そのため、本発明は、照射位置のずれを調整するために、次のようにして、レーザーファイバーに対する集光レンズの位置調整をおこなう。
【００１２】
まず、レンズステージが本体部に対して所定の位置（レーザーファイバーと集光レンズとの位置が一致すると定義された位置、原点位置）に移動される。そして、レーザーファイバーが本体部のレーザー嵌合孔から取り外され、集光レンズのメンテナンスが完了したレンズホルダーがレンズステージにボルトにて仮止めされる。
【００１３】
そして、例えば、レーザーファイバーが取り外されたレーザー嵌合孔に芯出し治具が挿入（請求項１に記載の「嵌合」に対応する。）されて、その芯出し治具で治具保持部の内周または外周に形成される保持面が保持される。そして、保持面が保持された状態のままで、レンズホルダーがレンズステージに本締めされて取り付けられる。その後、芯出し治具がレーザー嵌合孔から取り出され、代わりにレーザーファイバーがレーザー嵌合孔に挿入されることで、レーザーファイバーに対する集光レンズの位置調整が完了する。
【００１４】
上述したように、本体部に対してレンズステージを所定の位置（レーザーファイバーと集光レンズとの位置が一致すると定義された位置、原点位置）に移動させ、その移動されたレンズステージにレーザー嵌合孔に挿入された芯出し治具によって保持面が保持されたレンズホルダーを取り付けるので、レンズホルダーのレーザー嵌合孔に対する位置を一義的に決めることができる。
【００１５】
即ち、一度レンズホルダーをレンズステージに取り付けると、レンズホルダーのレーザー嵌合孔に対する位置が決まるので、レーザー光線のワークへの照射位置を確認することなくレンズホルダーをレンズステージに取り付けることができる。よって、照射位置を確認する手間を省くことができると共に、その照射位置を確認した後に行う調整作業による取付精度のばらつきを無くすことができる。その結果、集光レンズの取り付けの手間を省いて集光レンズの取付作業の効率の向上を図ると共に集光レンズの取付精度を一定とすることができるという効果がある。
【００１６】
例えば、芯出し治具を挿入するための孔をレーザー嵌合孔と別に本体部に設けた場合には、その孔を加工する手間が掛かり、レーザー加工機の製造コストが嵩むという不具合がある。
【００１７】
これに対し、本発明では、レーザーファイバーが挿入されるレーザー嵌合孔に芯出し治具を挿入して位置決めを行う。即ち、芯出し治具が挿入される孔をレーザーファイバーが挿入される孔で兼用している。そのため、芯出し治具を挿入するための孔を不要とすることができる。よって、孔加工の手間を省略して、レーザー加工機の製造コストの削減を図ることができるという効果がある。
【００１８】
また、芯出し治具を挿入するための孔をレーザー嵌合孔と別に本体部に設けた場合には、孔を配設するための部位が必要となり、レーザー加工機の大型化を招くという不具合がある。
【００１９】
これに対し、本発明では、上述したように、芯出し治具が挿入される孔をレーザーファイバーが挿入される孔で兼用している。そのため、芯出し治具を挿入するための孔を不要として、その孔を配設するための部位を省略することができる。よって、レーザー加工機の小型化を図ることができるという効果がある。
【００２０】
また、芯出し治具を挿入するための孔をレーザー嵌合孔と別に本体部に設けた場合には、芯出し治具用の孔の加工誤差分だけ、芯出し治具の位置がレーザー嵌合孔に対してばらつくので、集光レンズのレーザー嵌合孔に対する取付精度が低下するという不具合が生じる。
【００２１】
これに対し、本発明では、レーザーファイバーが挿入されるレーザー嵌合孔に芯出し治具を挿入して位置決めを行うので、芯出し治具とレーザーファイバーとを同じ基準にて配設することができる。よって、レンズホルダーのレーザー嵌合孔への組付精度が向上されるので、集光レンズのレーザーファイバーに対する組付精度の向上を図ることができるという効果がある。
【００２２】
また、本発明のレーザー加工機は、レンズ内嵌孔の断面形状と同心の断面形状を有する保持面が内周または外周に形成される治具保持部を備えている。そこで、レーザー嵌合孔に挿入された芯出し治具にてレンズホルダーの治具保持部の内周または外周に形成される保持面を保持すると、レーザー嵌合孔と治具保持部との位置を合わせることができる。
【００２３】
例えば、芯出し治具を挿入するための孔をレンズ内嵌孔と別にレンズホルダーに設けた場合には、その孔の加工誤差の分、レンズ内嵌孔に対する孔の位置がずれるので、集光レンズのレーザー嵌合孔に対する取付精度が低下するという不具合が生じる。
【００２４】
これに対し、本発明では、集光レンズが内嵌されるレンズ内嵌孔と同心とされる治具保持部を芯出し治具で保持して位置決めを行うので、同心である分、加工基準を同一とすることができる。よって、レンズ内嵌孔に対する治具保持部の加工誤差を低減することができる。その結果、レンズホルダーのレーザー嵌合孔に対する組付精度を向上させて、集光レンズのレーザーファイバーに対する組付精度の向上を図ることができるという効果がある。
【００２５】
請求項２記載のレーザー加工機によれば、請求項１記載のレーザー加工機の奏する効果に加え、保持面は、内周または外周のどちらかの断面形状が略円形に構成されているので、例えば、芯出し治具の先端部分の内周または外周のどちらかの断面形状を略円形に構成することで、芯出し治具の周方向の向きがどの向きであっても芯出し治具の先端部分で保持面を保持することができる。
【００２６】
即ち、芯出し治具の周方向の向きを気にすることなく本体部のレーザー嵌合孔に芯出し治具を挿入して、芯出し治具の先端部分で保持面を保持することができる。そのため、芯出し治具の先端部分が保持面を保持することを容易として、レンズホルダーのレーザー加工機への取り付けの手間を省くことができる。その結果、集光レンズの取付作業の効率の向上を図ることができるという効果がある。
【００２７】
請求項３記載のレーザー加工機によれば、請求項２記載のレーザー加工機の奏する効果に加え、治具保持部の内周または外周に連接される面として構成される治具当接面を備え、その治具当接面がレーザー嵌合孔の延設方向に沿って配設される仮想平面に対して所定の角度を有しているので、レーザー嵌合孔に挿入された芯出し治具を治具当接面に当接させることで芯出し治具をレンズホルダーに対して固定することができる。
【００２８】
例えば、治具当接面を省略した構成とした場合には、芯出し治具がレーザー加工機に対して固定されず、レンズホルダーを芯出し治具で保持する場合に作業者が芯出し治具を保持しなければならないという不具合が生じる。
【００２９】
これに対し、本発明では、治具当接面を備え、その治具当接面にレーザー嵌合孔に挿入された芯出し治具を当接させるので、作業者が芯出し治具を保持することなく芯出し治具をレンズホルダーに対して固定することができる。よって、芯出し治具をレーザー加工機へ取り付ける際に、作業者の手間を省いて集光レンズの取付作業の効率の向上を図ることができるという効果がある。
【００３０】
また、レンズホルダーの厚さ寸法値がレーザー嵌合孔の深さ寸法値に比べて小さいので、レンズホルダーは芯出し治具との係合代を十分に確保することが困難である。そのため、例えば、芯出し治具を本体部側に当接させて、芯出し治具を固定した場合には、芯出し治具へ当接されるレンズホルダー側の面が減った分、レンズホルダーが芯出し治具に対して傾き易くなり、レンズホルダーの取付精度が低下するという不具合が生じる。
【００３１】
これに対し、本発明では、レーザー嵌合孔に挿入された芯出し治具をレーザー嵌合孔の延設方向に沿って配設される仮想平面に対して所定の角度を有している治具当接面に当接させる構成であるので、レンズホルダーの芯出し治具に対する傾きを低減することができる。その結果、レンズホルダーの取付精度の向上を図ることができるという効果がある。
【００３２】
請求項４記載の芯出し治具によれば、レーザーファイバーと同一の外形に形成され前記レーザー嵌合孔に嵌合可能に構成される胴部と、その胴部の外形の断面形状と同心の断面形状を有する係合面が内周または外周に形成されると共にその係合面に保持面を当接するホルダ保持部とを備えているので、請求項１記載のレーザー加工機が備えるレーザー嵌合孔からレーザーファイバーを取り外して、そのレーザーファイバーが取り外されたレーザー嵌合孔に本発明の芯出し治具を嵌合させると共に、その芯出し治具の係合面に請求項１記載のレーザー加工機が備える保持面を当接させることができる。よって、集光レンズの取り付けの手間を省いて集光レンズの取付作業の効率の向上を図ると共に集光レンズの取付精度を一定とすることができるという効果がある。
【００３３】
即ち、請求項４記載の芯出し治具を使用して請求項１記載のレーザー加工機の集光レンズの位置決めを行う場合には、まず、請求項１記載のレーザー加工機において、レンズステージが本体部に対して所定の位置（レーザーファイバーと集光レンズとの位置が一致すると定義された位置、原点位置）に移動される。そして、レーザーファイバーが本体部のレーザー嵌合孔から取り外され、集光レンズのメンテナンスが完了したレンズホルダーがレンズステージにボルトにて仮止めされる。
【００３４】
次いで、レーザーファイバーが取り外されたレーザー嵌合孔に本発明の芯出し治具が挿入され、その芯出し治具の係合面にて治具保持部の内周または外周に形成される保持面が保持される。その状態にて、レンズホルダーがレンズステージに本締めされて取り付けられる。その後、本発明の芯出し治具がレーザー嵌合孔から取り出され、代わりにレーザーファイバーがレーザー嵌合孔に挿入されることで、レーザーファイバーに対する集光レンズの位置調整が完了する。
【００３５】
上述したように、本体部に対してレンズステージを所定の位置（レーザーファイバーと集光レンズとの位置が一致すると定義された位置、原点位置）に移動させ、その移動されたレンズステージにレーザー嵌合孔に挿入された本発明の芯出し治具によって保持面が保持されたレンズホルダーを取り付けるので、レンズホルダーのレーザー嵌合孔に対する位置を一義的に決めることができる。
【００３６】
即ち、一度レンズホルダーをレンズステージに取り付けると、レンズホルダーのレーザー嵌合孔に対する位置が決まるので、レーザー光線のワークへの照射位置を確認することなくレンズホルダーをレンズステージに取り付けることができる。よって、照射位置を確認する手間を省くことができると共に、その照射位置を確認した後に行う調整作業による取付精度のばらつきを無くすことができる。その結果、集光レンズの取り付けの手間を省いて集光レンズの取付作業の効率の向上を図ると共に集光レンズの取付精度を一定とすることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、レーザー加工機１００の構成について説明する。図１は、本発明の１実施の形態におけるレーザー加工機１００の側面図である。
【００３８】
レーザー加工機１００は、電子部品の基盤に半田を塗布する際に、その半田を基盤の必要な箇所にだけ塗布するためのマスキングを行うステンレス板を加工するものであり、図１に示すように、加工ヘッド１と、ＸＹステージ２と、ワーク保持治具３と、石にて構成された定盤４及びアーム５とを主に備えている。
【００３９】
加工ヘッド１は、レーザー光線を照射する部材であり、図１に示すように、定盤４から伸びたアーム５に移動可能に取り付けられており、照射されたレーザー光線にてワークＷ（図２参照）に貫通穴を加工する。なお、加工ヘッド１の詳細構成については、図２を参照して後述する。
【００４０】
ＸＹステージ２は、加工ヘッド１に対して平面移動する部材であり、定盤４に平面移動可能に取着されると共に、レーザー加工機１００が地面（水平面）に設置された状態において、水平方向（図１左右方向および図１紙面垂直方向）に移動可能とされている。ワーク保持治具３は、ＸＹステージ２に取り付けられると共に加工対象となるワークＫ１をＸＹステージ２に固定する固定治具である。
【００４１】
上述したレーザー加工機１００では、ワークＷがワーク保持治具３に挟持され、そのワークＷがＸＹステージ２の平面移動により加工ヘッド１に対して平面移動されて、加工ヘッド１に対して位置決めされる。そして、加工ヘッド１からワークＷにレーザー光線が照射され貫通孔が形成される。
【００４２】
次に、図２を参照して、加工ヘッド１の詳細構成について説明する。図２は、加工ヘッド１の部分断面図である。上述したように、加工ヘッド１は、レーザー光線をワークＷに対して移動させながら照射することでワークＷに貫通孔を加工する部材であり、図２に示すように、ＵＶステージ６と、ピエゾステージ７と、集光レンズ８と、レンズホルダー９と、レーザーファイバー１０と、スリーブ１１と、ヘッドカバー１２とを主に備えている。
【００４３】
ＵＶステージ６は、ＸＹステージ２によるワークＷの位置決めが終了した後にＸＹステージ２が移動した仮想平面と平行に移動する部材であり、図２に示すように、後述するスリーブ１１が固定されている。即ち、ＵＶステージ６は、ＸＹステージ２によって移動されたワークＷに対して移動する部材である。
【００４４】
ピエゾステージ７は、ＵＶステージ６に取り付けられＵＶステージ６による移動が終了した後にＸＹステージ２が移動した仮想平面と平行に移動する部材であり、レンズホルダー９が取着されている。なお、ピエゾステージ７は、圧電素子にて駆動されているので、マイクロメーター単位での移動が可能とされる。集光レンズ８は、後述するレーザーファイバー１０から照射されたレーザー光線を集光する凸レンズである。
【００４５】
レンズホルダー９は、レーザーファイバー１０から照射されたレーザー光線を集光する凸レンズとして構成される集光レンズ８をピエゾステージ７に取り付けるための部材である。なお、レンズホルダー９の詳細構成については後述する。
【００４６】
レーザーファイバー１０は、図２に示すように、外径Ｄ１の略円柱状に構成され、後述するスリーブ１１に着脱自在に隙間嵌めされている。そのレーザーファイバー１０の先端部からレーザー光線が照射される。
【００４７】
スリーブ１１は、レーザーファイバー１０が隙間嵌めにて内嵌されることで、レーザーファイバー１０をＵＶステージ６に対して固定する部材であり、図２に示すように、内径Ｄ２のレーザー嵌合孔１１ａを有する略円筒状に構成されると共に外周からフランジ状に張り出した部位がＵＶステージ６に締結されている。
【００４８】
また、スリーブ１１の下端（図２下端）の内縁からは、内側に壁が張り出しており、その壁にて、レーザーファイバー１０を係止している。よって、レーザーファイバー１０のスリーブ１１に対する高さ方向（図２上下方向）の位置を確定することができる。
【００４９】
なお、図２に示すように、レーザーファイバー１０の外径Ｄ１と、スリーブ１１の内径Ｄ２とは、図面上同一の位置の寸法を示しているが、レーザーファイバー１０の外径Ｄ１は、スリーブ１１の内径Ｄ２より隙間嵌めが可能な程度小さな寸法値に設定されている（Ｄ１＜Ｄ２）。
【００５０】
ヘッドカバー１２は、レーザーファイバー１０から照射されたレーザー光線を外部に漏らさないようにカバーする部材であり、図２に示すように、ピエゾステージ７に取着されている。
【００５１】
ここで、加工ヘッド１の動作について説明する。まず、上述したように、ワークＷがワーク保持治具３に挟持され、そのワークＷがＸＹステージ２の平面移動により加工ヘッド１に対して平面移動されて、加工ヘッド１に対して位置決めされる。
【００５２】
次に、ＵＶステージ６がワークＷに対して平面移動されて、ＵＶステージ６にスリーブ１１を介して固定されるレーザーファイバー１０が貫通孔の加工位置に移動される。そして、レーザーファイバー１０からレーザー光線が照射されると共にピエゾステージ７がワークＷに対して平面移動されて、ピエゾステージ７にレンズホルダー９を介して固定される集光レンズ８がレーザー光線の照射方向（図２上下方向）に対して直交する方向に変位される。そして、集光レンズ８が変位されることで、レーザー光線が屈折されてワークＷへの照射位置が変化されワークＷに貫通孔が形成される。即ち、貫通孔の形状は、集光レンズ８のレーザー光線に対する変位にてレーザー光線の照射方向を変化させることで形成されている。
【００５３】
ここで、例えば、コンピュータを使った数値演算によりワークＷへの貫通孔の加工を行う場合には、コンピュータが認識している集光レンズ８の中心位置と実際の集光レンズ８の中心位置とが所定の精度の範囲内で一致することが必要とされる。即ち、初期位置（レーサー光線が集光レンズ８の中心に一致しているとコンピュータが認識する位置）において、レーザー光線が集光レンズ８の中心に照射される必要がある。
【００５４】
例えば、初期位置においてレーザー光線が集光レンズ８の中心から大きくずれた位置に照射されている場合には、集光レンズ８がレーザー光線に対して真円運動したとしても、集光レンズ８にて屈折されたレーザー光線は、ワークＷに対して真円ではなく楕円を描くことになる（集光レンズ８の屈折度合いは、中心から離れるほど大きくなるため）。即ち、加工される貫通孔の形状の精度が低下するという不具合が発生する。
【００５５】
これに対し、本実施の形態では、後述する芯出し治具３０を使用して集光レンズ８のレーザーに対する位置決めをおこなうことで、加工される貫通孔の形状の精度を確保している。なお、集光レンズ８のレーザーに対する位置決めについては、図５を参照して、後述する。
【００５６】
次いで、図３を参照して、レンズホルダー９の詳細構成について説明する。図３（ａ）は、レンズホルダー９の正面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線におけるレンズホルダー９の断面図である。レンズホルダー９は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ホルダプレート２１と、レンズ保持部２３と、治具保持部２５とを主に備えている。
【００５７】
ホルダプレート２１は、図３（ａ）に示すように、正面視十文字形状の平板として構成されており、ホルダプレート２１の中心には、レンズ保持部２３（図３（ｂ）参照）及び治具保持部２５が一体に形成され、ホルダプレート２１の複数（本実施の形態では４個）の端部には、ボルト孔２２がそれぞれ２個ずつ貫通形成されている。それらボルト孔２２にボルトがそれぞれ挿通されてピエゾステージ７に形成されるボルト孔と螺合することでレンズホルダー９がピエゾステージ７に締結される。
【００５８】
レンズ保持部２３は、集光レンズ８を保持する部位であり、図２に示すように、軸心Ｌ１を有する略円筒状に構成されると共に内周面で集光レンズ８を保持する内径Ｄ３のレンズ内嵌孔２４を備えている。
【００５９】
治具保持部２５は、後述する芯出し治具３０（図４参照）に保持される部位であり、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、軸心Ｌ１を有する略円筒形状に構成されており、保持面２５ａと、外周２５ｂと、治具当接面２５ｃとを備えている。
【００６０】
保持面２５ａは、図３（ｂ）に示すように、治具保持部２５の内周面として構成されており、上面視において内径Ｄ４の円形状に構成されると共に後述する芯出し治具３０（図４参照）の係合面３３ａによって保持される。なお、保持面２５ａは、レンズ内嵌孔２４と同一の軸心Ｌ１を有している。よって、保持面２５ａの中心とレンズ内嵌孔２４に保持される集光レンズ８の中心が一致される。
【００６１】
外周２５ｂは、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、治具保持部２５の外周面として構成されており、請求項１に記載の「外周に形成される保持面」に対応する。即ち、後述する芯出し治具３０（図４参照）の胴部３１を外周２５ｂを保持可能な形状（内周３３ｂが外周２５ｂに対して隙間嵌め分大きな直径に構成された形状）に構成することで、外周２５ｂが芯出し治具３０の内周３３ｂによって保持される。
【００６２】
治具当接面２５ｃは、後述する芯出し治具３０（図４参照）のホルダ当接面３２ｃが当接される部位であり、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、保持面２５ａと外周２５ｂとに連接される平坦面として構成されている。なお、治具当接面２５ｃは、治具保持部２５の軸心方向（図３（ｂ）上下方向）に対して直交して配設されている。よって、後述する芯出し治具３０を安定した状態で固定することができる。
【００６３】
次に、図４を参照して、芯出し治具３０の構成について説明する。図４は、芯出し治具３０の側面図である。
【００６４】
芯出し治具３０は、レーザーファイバー１０から照射されるレーザー光線が集光レンズ８の中心に照射されるように、集光レンズ８（図２参照）を保持するレンズホルダー９（図２参照）と、レーザーファイバー１０（図２参照）が嵌合されるスリーブ１１（図２参照）との相対位置を決めるための部材であり、図４に示すように、胴部３１と、スリーブ挿通部３２と、ホルダ保持部３３と、ハンドル部３４とを備えている。
【００６５】
胴部３１は、スリーブ１１（図２参照）のレーザー嵌合孔１１ａに隙間嵌め程度の隙間を有した状態で内嵌される部位であり、図４に示すように、軸心Ｌ２を有する有底の略円筒状に構成されると共にレーザーファイバー１０（図２参照）の外径Ｄ１と略同一の外径Ｄ５を有している（Ｄ１≒Ｄ５）。
【００６６】
スリーブ挿通部３２は、図４に示すように、外径Ｄ６の略円筒状に構成されると共に胴部３１の端部の内の胴部３１の開口側（図４左側）の端部に連接され、胴部３１に連接される端部と反対側（図４右側）の端部には、環状の平坦面として構成されるホルダ当接面３２ｃを備えている。なお、スリーブ挿通部３２は、胴部３１と同一の軸心Ｌ２を有している。
【００６７】
ホルダ保持部３３は、図４に示すように、外径Ｄ７の略円筒状に構成されると共にスリーブ挿通部３２の端部の内の胴部３１が連接される側と反対側（図４左側）の端部に連接され、外周面として構成される係合面３３ａと、内周面として構成される内周３３ｂとを備えている。なお、ホルダ保持部３３は、胴部３１と同一の軸心Ｌ２を有している。
【００６８】
係合面３３ａは、ハンドル部３４と胴部３１とを結んだ方向（図４左右方向）に直交する面における断面形状が略円形に構成され、その円形の中心がハンドル部３４と胴部３１とを結んだ方向に直交する面における胴部３１の軸心Ｌ２と同心とされている。
【００６９】
よって、胴部３１がスリーブ１１（図２参照）のレーザー嵌合孔１１ａに隙間嵌めされると共にホルダ保持部３３が治具保持部２５に隙間嵌めされて係合面３３ａが保持面２５ａによって保持されることで、レーザー嵌合孔１１ａの中心に集光レンズ８の中心が一致される。
【００７０】
また、係合面３３ａの内径（外径Ｄ７）は、保持面２５ａの内径Ｄ４より隙間嵌めが可能な程度小さな寸法値に設定されている（Ｄ７＜Ｄ４）。よって、ホルダ保持部３３が治具保持部２５に内嵌されると、芯出し治具３０の係合面３３ａにてレンズホルダー９の保持面２５ａを保持することができる。
【００７１】
なお、ホルダ保持部３３の外径Ｄ７は、係合面３３ａの内径に対応しており、その外径Ｄ７は、スリーブ挿通部３２の外径Ｄ６より小さな寸法値（Ｄ７＜Ｄ６）とされ、スリーブ挿通部３２の外径Ｄ６は、胴部３１の外径Ｄ５より小さな寸法値（Ｄ６＜Ｄ５）とされている。また、胴部３１、スリーブ挿通部３２及びホルダ保持部３３は、一体に構成されている。
【００７２】
また、ホルダ保持部３３の外径Ｄ７とスリーブ挿通部３２の外径Ｄ６との寸法差の分、スリーブ挿通部３２の端部にホルダ当接面３２ｃが形成され、ホルダ当接面３２ｃの内径がホルダ保持部３３の外径Ｄ７と同一であり、外径がスリーブ挿通部３２の外径Ｄ６と同一である。よって、ホルダ保持部３３が治具保持部２５に内嵌されると、ホルダ当接面３２ｃを治具当接面２５ｃに当接させることができる。
【００７３】
ここで、本実施の形態では、芯出し治具３０（図４参照）の係合面３３ａの断面形状が略円形に構成され、レンズホルダー９（図３参照）の保持面２５ａの断面形状が略円形に構成されているので、芯出し治具３０の周方向の向きがどの向きであっても芯出し治具３０の係合面３３ａで保持面２５ａを保持することができる。
【００７４】
即ち、芯出し治具３０（図４参照）の周方向の向きを気にすることなくＵＶステージ６（図２参照）に固定されたスリーブ１１（図２参照）のレーザー嵌合孔１１ａに芯出し治具３０を挿入して、芯出し治具３０の係合面３３ａで保持面２５ａを保持することができる。
【００７５】
そのため、芯出し治具３０のホルダ保持部３３が保持面２５ａを保持することを容易として、レンズホルダー９のレーザー加工機１００への取り付けの手間を省くことができる。その結果、レンズホルダー９のＵＶステージ６への取付作業の効率の向上を図ることができる。
【００７６】
また、本実施の形態では、治具保持部２５の保持面２５ａに連接される面として構成される治具当接面２５ｃ（図３参照）を備え、その治具当接面２５ｃがレーザー嵌合孔１１ａ（図２参照）の延設方向（図２上下方向）に沿って配設される仮想平面に対して直交しているので、レーザー嵌合孔１１ａに挿入された芯出し治具３０を治具当接面２５ｃに当接させることで芯出し治具３０をレンズホルダー９（図３参照）に対して固定することができる。
【００７７】
例えば、治具当接面２５ｃ（図３参照）を省略した構成とした場合には、芯出し治具３０がレーザー加工機１００に対して固定されず、レンズホルダー９（図３参照）を芯出し治具３０で保持する場合に作業者が芯出し治具３０を保持しなければならないという不具合が生じる。
【００７８】
これに対し、本実施の形態では、治具当接面２５ｃ（図３参照）を備え、その治具当接面２５ｃにレーザー嵌合孔１１ａ（図２参照）に挿入された芯出し治具３０を当接させるので、作業者が芯出し治具３０を保持することなく芯出し治具３０をレンズホルダー９に対して固定することができる。よって、芯出し治具３０をレーザー加工機１００へ取り付ける際に、作業者の手間を省いて集光レンズ８の取付作業の効率の向上を図ることができる。
【００７９】
また、レンズホルダー９（図２参照）の厚さ寸法値（図２上下方向す寸法値）がレーザー嵌合孔１１ａ（図２参照）の深さ寸法値（図２上下方向す寸法値）に比べて小さいので、レンズホルダー９は芯出し治具３０との係合代を十分に確保することが困難となる。
【００８０】
そのため、例えば、芯出し治具３０の胴部３１をスリーブ１１（図２参照）の壁部に当接させて、芯出し治具３０をスリーブ１１に対して固定した場合には、芯出し治具３０へ当接されるレンズホルダー９側の面が減った分、レンズホルダー９が芯出し治具３０に対して傾き易くなり、レンズホルダー９の取付精度が低下するという不具合が生じる。
【００８１】
これに対し、本実施の形態では、レーザー嵌合孔１１ａ（図２参照）に挿入された芯出し治具３０のホルダ当接面３２ｃを治具当接面２５ｃ（図３参照）に当接させる構成であるので、レンズホルダー９（図３参照）の芯出し治具３０に対する傾きを低減することができる。その結果、レンズホルダー９の取付精度の向上を図ることができる。
【００８２】
ハンドル部３４は、作業者が芯出し治具３０をスリーブ１１に挿入する際に握持する部位であり、胴部３１とほぼ同じ外径を有する握持部３４ａを備えている。よって、握持部位の長さ（図４左右方向寸法値）を胴部３１の長さの約半分に設定することで、握持部３４ａと胴部３１とを同一素材で構成した場合には、芯出し治具３０の重量バランスが良好となり、スリーブ１１のレーザー嵌合孔１１ａへの挿入を安定しておこなうことができる。よって、集光レンズ８の取付作業の効率向上を図ることができる。
【００８３】
次に、図５を参照して、集光レンズ８をレーザー加工機１００に着脱する手順について説明する。図５（ａ）は、メンテナンス前の集光レンズ８が取付けられた状態を示した加工ヘッド１の部分断面図であり、図５（ｂ）は、レンズホルダー９とレーザーファイバー１０とヘッドカバー１２とが取り外された状態を示した加工ヘッド１の部分断面図である。また、図５（ｃ）は、スリーブ１１に挿入された芯出し治具３０がメンテナンスされたレンズホルダー９に嵌合された状態を示した加工ヘッド１の部分断面図であり、図５（ｄ）は、メンテナンスされたレンズホルダー９が取付けられた状態を示した加工ヘッド１の部分断面図である。
【００８４】
まず、図５（ａ）に示すように、レーザー加工機１００（図１参照）の電源スイッチを投入するとピエゾステージ７が原点位置（レーザーファイバー１０と集光レンズ８との中心を一致させる位置）に移動する。ピエゾステージ７が原点位置に移動した状態のまま、レーザーファイバー１０がスリーブ１１から抜きとられ、ヘッドカバー１２がＵＶステージ６から取り外される。加えて、ヘッドカバー１２がＵＶステージ６から取り外され、レンズホルダー９がピエゾステージ７から取り外される。その結果、加工ヘッド１が図５（ｂ）に示す状態となる。
【００８５】
次に、図５（ｂ）に示す状態の加工ヘッド１にて、メンテナンスされたレンズホルダー９がボルトでピエゾステージ７に仮止めされる。そして、スリーブ１１に芯出し治具３０が挿入され、ホルダ保持部３３（図４参照）がレンズホルダー９（図３参照）の治具保持部２５に嵌合される。その後、芯出し治具３０がスリーブ１１に挿入された状態を保って、レンズホルダー９がピエゾステージ７に本締めされる。その結果、加工ヘッド１が図５（ｃ）に示す状態となる。
【００８６】
よって、スリーブ１１に対するレンズホルダー９の取り付け位置が決まり、その結果、レーザーファイバー１０に対する集光レンズ８の取り付け位置が決まる。
【００８７】
次に、図５（ｃ）に示す状態の加工ヘッド１にて、芯出し治具３０がスリーブ１１から抜きとられ、レーザーファイバー１０がスリーブ１１に挿入される。そして、ヘッドカバー１２がＵＶステージ６に取り付けられる。その結果、加工ヘッド１が図５（ｄ）に示す状態となり、集光レンズ８の取付作業が完了する。
【００８８】
ここで、本実施の形態では、レーザーファイバー１０がレーザー嵌合孔１１ａに着脱自在に嵌合されるので、レーザーファイバー１０の外径Ｄ１（図２参照）と略同一の外径Ｄ５（図４参照）の円筒形状に構成される芯出し治具３０をレーザー嵌合孔１１ａに挿入することができる。
【００８９】
例えば、芯出し治具３０を挿入するための孔をレーザー嵌合孔１１ａと別に設けた場合には、その孔を設けるために、複数の部品に孔を加工する手間が掛かり、レーザー加工機１００の製造コストが嵩むという不具合がある。
【００９０】
これに対し、本実施の形態では、レーザーファイバー１０が挿入されるレーザー嵌合孔１１ａに芯出し治具３０を挿入して位置決めを行う。即ち、芯出し治具３０が挿入される孔をレーザーファイバー１０が挿入される孔で兼用している。そのため、芯出し治具３０を挿入するための孔を不要とすることができる。よって、孔加工の手間を省略して、レーザー加工機１００の製造コストの削減を図ることができる。
【００９１】
また、芯出し治具３０を挿入するための孔をレーザー嵌合孔１１ａと別に設けた場合には、孔を配設するための部位が必要となり、その部位を設けるために、複数の部品が大型化して、レーザー加工機１００の大型化を招くという不具合がある。
【００９２】
これに対し、本実施の形態では、上述したように、芯出し治具３０が挿入される孔をレーザーファイバー１０が挿入される孔で兼用している。そのため、芯出し治具３０を挿入するための孔を不要として、その孔を配設するための部位を省略することができる。よって、レーザー加工機１００の小型化を図ることができる。
【００９３】
また、芯出し治具３０を挿入するための孔をレーザー嵌合孔１１ａと別に設けた場合には、芯出し治具３０用の孔の加工誤差分だけ、芯出し治具３０の位置がレーザー嵌合孔１１ａに対してばらつくので、集光レンズ８のレーザー嵌合孔１１ａに対する取付精度が低下するという不具合が生じる。
【００９４】
これに対し、本実施の形態では、レーザーファイバー１０が挿入されるレーザー嵌合孔１１ａに芯出し治具３０を挿入して位置決めを行うので、芯出し治具３０とレーザーファイバー１０とを同じ基準にて配設することができる。よって、レンズホルダー９のレーザー嵌合孔１１ａへの組付精度が向上されるので、集光レンズ８のレーザーファイバー１０に対する組付精度の向上を図ることができる。
【００９５】
また、本実施の形態のレーザー加工機１００は、レンズ内嵌孔２４（図３参照）の断面形状と同心の断面形状を有する保持面２５ａ（図３参照）が内周に形成される治具保持部２５を備えている。そこで、レーザー嵌合孔１１ａに挿入された芯出し治具３０にてレンズホルダー９の治具保持部２５の内周に形成される保持面２５ａを保持すると、レーザー嵌合孔１１ａとレンズ内嵌孔２４との位置を合わせることができる。
【００９６】
例えば、芯出し治具３０を挿入するための孔をレンズ内嵌孔２４（図３参照）と別にレンズホルダー９に設けた場合には、その孔の加工誤差の分、レンズ内嵌孔２４に対する孔の位置がずれるので、集光レンズ８のレーザー嵌合孔１１ａに対する取付精度が低下するという不具合が生じる。
【００９７】
これに対し、本実施の形態では、集光レンズ８が内嵌されるレンズ内嵌孔２４（図３参照）と同心とされる治具保持部２５（図３参照）を芯出し治具３０で保持して位置決めを行うので、同心である分、加工基準を同一とすることができる。
【００９８】
よって、レンズ内嵌孔２４に対する治具保持部２５の加工誤差を低減することができる。その結果、レンズホルダー９のレーザー嵌合孔１１ａに対する組付精度を向上させて、集光レンズ８のレーザーファイバー１０に対する組付精度の向上を図ることができる。
【００９９】
上述したように、ＵＶステージ６に対してレンズステージ７を所定の位置（レーザーファイバー１０と集光レンズ８との位置が一致すると定義された位置、原点位置）に移動させ、その移動されたレンズステージ７にレーザー嵌合孔１１ａに挿入された芯出し治具３０によって保持面２５ａが保持されたレンズホルダー９を取り付けるので、レンズホルダー９のレーザー嵌合孔１１ａに対する位置を一義的に決めることができる。
【０１００】
即ち、一度レンズホルダー９をレンズステージ７に取り付けると、レンズホルダー９のレーザー嵌合孔１１ａに対する位置が決まるので、レーザー光線のワークＷへの照射位置を確認することなくレンズホルダー９をレンズステージ７に取り付けることができる。
【０１０１】
よって、照射位置を確認する手間を省くことができると共に、その照射位置を確認した後に行う調整作業による取付精度のばらつきを無くすことができる。その結果、集光レンズ８の取り付けの手間を省いて集光レンズ８の取付作業の効率の向上を図ると共に集光レンズ８の取付精度を一定とすることができる。
【０１０２】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【０１０３】
例えば、上記実施の形態で挙げた数値（例えば、各構成の数量や寸法など）は一例を示すものであり、他の数値を採用することは当然可能である。
【０１０４】
上記実施の形態では、ホルダ保持部３３の係合面３３ａが治具保持部２５の内周面である保持面２５ａに保持されることで、芯出し治具３０がレンズホルダー９を保持する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、ホルダ保持部３３を芯出し治具３０のスリーブ挿通部３２に凹設され円環状に延設される溝として構成しても良い。この場合、保持面２５ａと外周２５ｂとの両方をホルダ保持部３３が保持することができる。よって、芯出し治具３０がレンズホルダー９を安定して保持することができる。
【０１０５】
上記実施の形態では、ホルダ保持部３３及びスリーブ挿通部３２が同一の軸心を有する略円筒形状に構成され、ホルダ保持部３３の外径Ｄ７をスリーブ挿通部３２の外径Ｄ６より小さな寸法値に設定する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、ホルダ保持部３３の係合面３３ａをスリーブ挿通部３２から離間する方向に小さくなる円錐台の側面として構成しても良い。
【０１０６】
この場合、芯出し治具３０は、治具保持部２５とホルダ保持部３３との径方向の隙間が無い状態で治具保持部２５を保持することができる（隙間嵌めは、嵌めるための若干の隙間がある）。よって、レンズホルダー９を芯出し治具３０で保持した際に治具保持部２５とホルダ保持部３３との間に隙間が生じないので、その分、レンズホルダー９のレーザー嵌合孔１１ａに対する取付のばらつきを低減することができる。その結果、レンズホルダー９のレーザー嵌合孔１１ａに対する組付精度を向上させて、集光レンズ８のレーザーファイバー１０に対する組付精度の向上を図ることができる。
【０１０７】
即ち、レンズホルダー９を芯出し治具３０で保持した際に治具保持部２５とホルダ保持部３３との間に径方向の隙間が生じない形状の組み合わせであれば、集光レンズ８のレーザーファイバー１０に対する組付精度の向上を図ることができる。治具保持部２５とホルダ保持部３３とが当接する面の両方または、一方が円錐台の側面形状に構成されると共にそれら円錐台の軸心が一致していれば良い。
【０１０８】
具体的には、治具保持部２５の保持面２５ａをレンズ内嵌孔２４から離間する方向に拡径すると共に軸心Ｌ１を有する円錐台の側面として構成しても良い。また、例えば、ホルダ保持部３３が治具保持部２５に外嵌される場合には、ホルダ保持部３３の内周３３ｂをスリーブ挿通部３２から離間する方向に拡径すると共に軸心Ｌ２を有する円錐台の側面として構成しても良く、治具保持部２５の外周２５ｂをレンズ内嵌孔２４から離間する方向に縮径すると共に軸心Ｌ１を有する円錐台の側面として構成しても良い。また、円錐台の側面として構成された保持面２５ａと円錐台の側面として構成された係合面３３ａとの組み合わせとしても良い。
【０１０９】
上記実施の形態では、保持面２５ａホルダ保持部３３の係合面３３ａに保持される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、芯出し治具３０の内周３３ｂを外周２５ｂに対して隙間嵌め分大きな直径に構成することで、外周２５ｂを芯出し治具３０の内周３３ｂによって保持するように構成しても良い。
【０１１０】
この場合、ホルダ保持部３３と治具保持部２５とが互いに接触して磨耗分が発生した場合には、治具保持部２５の外周面側に磨耗分が発生するので、治具保持部２５の内周面側に配設される集光レンズ８に磨耗分が付着することを防止することができる。
【０１１１】
上記実施の形態では、集光レンズ８が凸レンズとして構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、複数のレンズを組み合わせた組レンズとして構成しても良い。
【０１１２】
この場合、レンズホルダー９の形状を組レンズの形状に対応した形状へ変更することで、組レンズを保持することができる。また、レンズホルダー９の形状変更に合わせて芯出し治具３０の形状をレンズホルダー９に嵌合可能な形状とすることで、レンズホルダー９のＵＶステージ６に対する位置決めをおこなうことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の１実施の形態におけるレーザー加工機の側面図である。
【図２】加工ヘッドの部分断面図である。
【図３】（ａ）は、レンズホルダーの正面図であり、（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線におけるレンズホルダーの断面図である。
【図４】芯出し治具の側面図である。
【図５】（ａ）は、メンテナンス前の集光レンズが取付けられた状態を示した加工ヘッドの部分断面図であり、（ｂ）は、レンズホルダーとレーザーファイバーとヘッドカバーとが取り外された状態を示した加工ヘッドの部分断面図である。（ｃ）は、スリーブに挿入された芯出し治具がメンテナンスされたレンズホルダーに嵌合された状態を示した加工ヘッドの部分断面図であり、（ｄ）は、メンテナンスされたレンズホルダーが取付けられた状態を示した加工ヘッドの部分断面図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１００                レーザー加工機
１                    加工ヘッド
２                    ＸＹステージ
３                    ワーク保持治具
６                    ＵＶステージ（本体部の一部）
７                    ピエゾステージ（レンズステージ）
８                    集光レンズ
９                    レンズホルダー
１０                  レーザーファイバー
１１                  スリーブ（本体部の一部）
１１ａ                レーザー嵌合孔
２３                  レンズ保持部（レンズホルダーの一部）
２４                  レンズ内嵌孔
２５                  治具保持部
２５ａ                保持面（内周）
２５ｂ                外周
２５ｃ                治具当接面
３０                  芯出し治具
３１                  胴部
３２                  スリーブ挿通部
３２ｃ                ホルダ当接面
３３                  ホルダ保持部
３３ａ                係合面（外周）
３３ｂ                内周
Ｗ                    ワーク
【図１】
0005130128.tif 000002
【図２】
0005130128.tif 000003
【図３】
0005130128.tif 000004
【図４】
0005130128.tif 000005
【図５】
0005130128.tif 000006